Szupercella Ferihegyen 2019. június 23-án

Hérincs Dávid

Bevezetés – szinoptikai helyzet

Június 22-én egy lassan mozgó, hullámzó hidegfront érte el hazánkat, mely másnap távolodott el térségünktől. Eközben nyugat felől egy magassági hidegörvény is fölénk helyeződött, ami másnap dél felé fordult (1. ábra). Mindkét nap meglehetősen nedves és labilis volt felettünk a légkör, így több hullámban alakultak ki záporok, zivatarok szerte az országban. A magassági hidegörvény előoldalán 22-én erősebb magassági szél is érintette az országot, megnövelve a szélnyírást, de mivel a zivatarok gyorsan rendszerbe szerveződtek, jól fejlett, izolált szupercella nem tudott kialakulni, beágyazott jelleggel voltak rövid életű szupercellás próbálkozások. 23-án a hidegörvény távolodásával gyengülni kezdett a nyírás, de multicellás szerveződéshez még elegendő maradt, így továbbra is a kisebb-nagyobb vonalas tömbökké összeálló konvektív cellák domináltak. Az ország középső részén azonban kialakultak izolált zápor- és zivatargócok is, és ezek közül volt az egyik a vizsgált cella.

1. ábra
Európai helyzetkép június 23-án 14 órakor (12 UTC) az ECMWF analízise alapján
(fehér vonalak: tengerszintre számított nyomás, fekete vonalak:
500 hPa-os geopotenciális magasság, színezés: 500 hPa-os hőmérséklet);
Hazánk időjárását az ekkor már Szerbia felett elhelyezkedő sekély ciklon és a
délnyugati országrész felett lévő magassági hidegörvény (kék nyíl) alakította.
(forrás: OMSZ)

Bevezetés – a repülőtéri meteorológiai mérőrendszer

A ferihegyi Liszt Ferenc repülőtéren a biztonságos repülés érdekében komplett meteorológiai rendszer üzemel, melynek alapvető feladata a vizuális észlelés kiegészítése, segítése. A teljesség igénye nélkül a két futópálya mindkét végén található szélmérő, hőmérő, légnedvesség-mérő, felhőalap-mérő, jelenidő-szenzor, illetve a pályavégek mellett a pályaközepeknél is látástávolság-mérő (MOR* és RVR**) szenzor. A repülőtéren üzemel egy meteorológiai kert ("met. garden") is, ahol a hagyományos szinoptikus állomásoknak megfelelően pluszban található állítva napfénytartam-mérő, talajhőmérők, talajnedvesség-mérő, csapadékmérő, egy szél- és hőmérséklet-mérő torony 20, 8, 2 és 0,5 m-es mérési szintekkel, illetve egy SODAR berendezés. A repülőtér teljes műszerezettsége a 2. ábrán látható.

 ^*MOR: Meteorological Optical Range, látástávolsági mérték speciális definícióval
          (egy 2700 K színhőmérsékletű lámpa fényárama mekkora távolságban csökken az eredeti érték 5%-ára)
**RVR: Runway Visual Range, a pálya leszállófényeinek láthatóságára utaló mérték

2. ábra
Meteorológiai műszerek a reptéren

Szupercella kialakulása és vizsgálata vizuális megfigyelések, valamint radarképek és szélmérések alapján

Budapest térségében a nap első felében erősen felhős volt az ég, emelt konvekcióból azonban előfordult zápor a repülőtéren. A kora déluráni órákban kezdett szakadozni a felhőzet, és ezzel egy időben a város délkeleti határán egy összeáramlási zóna is kialakult, mely mentén 2 óra körül záporok pattantak ki, és rövidesen érintették a repteret is. Az ekkoriban felbocsátott Budapest-lőrinci rádiószonda adatai alapján a napsütés hatására már labilizálódott a légkör, a főbb konvektív paraméterek a következőképp alakultak:

• CAPE (konvektív felhasználható potenciális energia): 900 J/kg
• Lifted Index: -3,6 °C
• Showalter-index: 0,4 °C
• K-index: 33,6 °C
• Total totals: 48,2 °C
• Thompson-index: 37,1 °C
• Kihullható víz: 39,4 mm

Amint a szondafelszálláson (3. ábra) látható, a labilis rész igen magasra, 250 hPa környékéig (~10,5-11 km) felnyúlt. 600 hPa-os (~4,5 km) és 475 hPa-os (~6,2 km) magasságban ugyan előfordultak kisebb inverziók, azaz a hőmérséklet itt kis mértékben emelkedett a magassággal, de ezek a labilis zónán belül maradtak, így az általuk létrehozott zárórétegeket a fejlődő cellák át tudták törni. Az ábrán megfigyelhető még továbbá, hogy 600 hPa körül, illetve 350 és 200 hPa között egy-egy lokális szélmaximum volt, az alsó 5-6 km-es rétegben (hozzávetőlegesen a 950 és 550 hPa-os szint között) pedig folyamatosan erősödve fordult jobbra, azaz keletiesből délies irányba a szél, mely a szélnyírás egyik legklasszikusabb példája. A rádiószondás mérést követően a tartósabb napsütés által felmelegedő levegő hatására a felhasználható konvektív energia a későbbiekben még tovább növekedhetett, amit megerősített az ECMWF alapján készült analízis is, mely 1400-1500 J/kg körüli értékeket mutatott a térségbe 4-5 óra körül. A már említett záporok elvonulta után pedig méréseink alapján legalább 600-700 m-es magasságig tartósan északkeletire fordult a szél a térségben, ami határozottabbá tette a magassággal történő szélfordulást, és feltehetőleg a modellek által számított 10-12 m/s-os érték fölé növelte a szélnyírást. Megjegyzendő, hogy az Arome modell előrejelzéseiben a zivatarok környezetében helyenként meg is jelent 14-15 m/s körüli szélnyírás, mely ez esetben reális lehetett.

3. ábra
A budapest-lőrinci rádiószondás felszállás adatai, ahol a pirossal jelzett rész jelzi a labilis légállapotú rétegeket
(forrás: OMSZ)

4 óra előtt egy kisebb gomolyos felhősáv érte el a térséget, mely a környéken erőre kapott, egyre kiterjedtebb lett, és vizuálisan már ekkor is meg lehetett rajta figyelni némi csavarodást (4. ábra), mely jelezte, hogy jelen van szélnyírás a légkörben.

4. ábra
A kialakulóban lévő zápor a reptér felett 16:11-kor

A góc a vizuális megfigyelés mellett utólagosan jól analizálható volt az OMSZ nagyfelbontású radarképei és a reptér 4 pályaküszöbén elhelyezett szélmerői által. A vizuális észleléssel egybecsengően épp a reptér közepe felett kezdődött gyenge zápor helyi idő szerint (UTC+2 óra) 16:15-kor, majd ahogy az akkor még a délkeleties irányú alapáramlással mozgó góc kissé északnyugatabbra helyeződött, 5 perc alatt jelentősen megerősödött (5. ábra). A radarképen már ekkor határozottan V-alakú volt a csapadékjel (6. ábra), mely a fejlődő szupercellák esetében többször megfigyelhető.

5. ábra
A zápor megerősödve a reptér északnyugati csücske és Pestszentlőrinc felett 16:20-kor

6. ábra
Radarkép és a négy pályavégen mért 2 perces átlagos szélirány 16:20-kor
(radarkép forrása: OMSZ)

A következő negyed órában az időközben zivatarrá erősödő góc a reptérről figyelve látszólag megállt, és annak csapadéka szinte végig érintette az északnyugati (13R) pályaküszöböt - melyet a műszeres mérések és a HungaroControl Igló utcai telephelyén dolgozó szinoptikus kollégák is megerősítettek -, miközben az onnan körülbelül 3 km-re lévő irányítótoronyban és a reptér délkeleti felén sem volt csapadékhullás. 16:35-re a 13R pályaküszöbön a szél befordult északnyugatira, a többin viszont még közel 20 percen keresztül északias maradt. Ez már sejtette azt, hogy a szélfordulást nem kifutószél, hanem a szupercellává fejlődő góc áramlási viszonyai idézték elő, és az északnyugati küszöb már a kialakuló jobbra kanyarodó tag előoldali leáramlási területére került. A radarképeken ugyanis a szélfordulással együtt egy kezdődő kettéválás jelent meg, mely 16:40-re teljesen egyértelművé vált (8. ábra), noha vizuálisan ekkor még csak a jobbra haladó cella déli oldalán egyre határozottabbá váló csapadékmentes feláramlási alap utalt esetleges szupercellás megjelenésre. (7. ábra), bár ennek örvénylő mozgása a zivatarról készült gyorsított felvételen (1. videó) ekkor már megfigyelhető volt.

7. ábra
A zivatar 16:41-kor intenzív csapadékhullással és a déli oldalán (bal oldalon) már egyre határozottabbá váló
csapadékmentes feláramlási alappal

8. ábra
A kettéváló szupercella a radarképen a pályavégi szélirányokkal 16:40-kor
A számok jelentése (a további kivágatokon is):
1. előoldali leáramlás területe, 2. hátoldali leáramlás területe, 3. beáramlási terület
(radarkép forrása: OMSZ)

A kettéválást követően a balra kanyarodó tag körülbelül 30-35 percig, míg a jobbra kanyarodó 1 óráig maradt életben, mellyel utóbbi önmagában is az egyik leghosszabb élettartamú cella lett a térségben, a csapadékgóc teljes élettartama pedig így megközelítette a 1,5 órát. A kettéválás után ráadásul a jobbra kanyarodó tag erősen kitért az alapáramlásból, és észak-északkelet felé indult meg. A radarmérések alapján 16:40 és 17:10 között időszakos gyengüléseket produkált a csapadék, de ezt okozhatta mérési pontatlanság is, mivel a zivatar egyik legerősebb része ekkor épp a pestszentlőrinci radarállomás felett helyezkedett el. Mindeközben vizuálisan egyre jobban megmutatkozott a szupercellás jelleg (9-11. ábra), ugyanis a csapadékmentes feláramlási alap határozottan rotálni kezdett és lencseszerűvé vált. Ez alatt 16:50 körül megjelent a falfelhő is, de ekkor még csak pár percre tűnt fel egy önálló kis felhőfoszlányként. Néhány perccel később azonban egy jóval határozottabb falfelhő alakult ki, mely szemmel láthatóan is igen gyorsan szívta fel a párás levegőt az előoldali leáramlás csapadéka felől, a teteje pedig erősen csavarodva hozzákapcsolódott a feláramlási alaphoz.

9-11. ábra
A szupercella falfelhőjének evolúciója, a fotók 16:51-kor, 17:00-kor és 17:04-kor készültek

Eközben a mezociklon megközelítette az irányítótornyot, és érkezése a szélmérésekben is megmutatkozott. 17:05-kor előbb az 1-es futópálya déli végén (31L küszöb), majd 10-15 perc múlva már a 2-es pálya végein (31R és 13L küszöbök) is nyugatira, délnyugatira fordult a szél, mely jelezte a hátoldali leáramlás megérkezését. Átmeneti nyugatiba fordulás a legészaknyugatibb (13R) pályavégen is volt, de itt gyorsan visszaállt az előoldali leáramlás által korábban is jellemző északnyugatias szélirány. A szupercella időközben okkludálódni kezdett, melynek folyamata mind a radarképeken (13. ábra), mind vizuálisan (12. ábra) megfigyelhető volt. A falfelhő 17:10-re már szinte a torony fölé helyeződött, és az érkező hátoldali leáramlás egyre közelebb tolta annak déli felét. A falfelhő középső tájékán egy ideig jól kivehető volt az okkludálódás során, a hátoldali leáramlás betüremkedésénél keletkező tiszta rés is. A radarképek tanúsága alapján az okklúzió mögött ebben az időben átmenetileg megerősödött a csapadék, de az továbbra is inkább az előoldali leáramlás területén helyezkedett el, így a szupercella az LP és klasszikus jelleg határán mozgott.

12. ábra
Az okkludálódó szupercella 17:10-kor annak frontjaival és áramlási viszonyaival

13. ábra
A szupercella okkludálódása a pályavégi szélirányokkal, amikor a mezociklon épp a reptér felett helyezkedett el 17:10-kor
(radarkép forrása: OMSZ)

A lassú mozgású szupercella a következő fél órában végigvonult a reptér északnyugati felén, intenzív csapadékhullást okozva a 13R pályavégen (14. ábra), és a csapadék határa a reptér közepéig tolódott. Az első 20 percben még határozott maradt a falfelhő is, miközben az irányítótoronytól északkeletre helyeződött, de 17:30 után gyorsan kezdte elveszíteni szervezettségét. Ezzel együtt maga a mezociklon is mind inkább elnyúlt lett, ahogy a hátoldali leáramlás északkelet felé haladása okán egyre hosszabb lett az okklúziós szakasz. Végeredményképp maga a szupercella is gyengülni kezdett a radarmérések alapján, amit jól mutatott az is, hogy a szélméréseken 17:30-kor volt utoljára jól kivehető az áramlási rendszere (15. ábra), ezt követően egyre inkább a divergens zivataros kifutószél kezdett dominálni, végül pedig mindenütt északias irányúra fordult a légmozgás. A hátoldali leáramlás kifutófrontja mentén a reptértől délkeletre kisebb záporok is kialakultak, melyek csírája már látható volt a 17:30-as radarképen, és nem sokkal később érintették a délkeleti (31R) pályavéget. Végül 18 órára teljesen legyengült és jellegét vesztette a szupercella.

14. ábra
A szupercella intenzív csapadéka a reptér északnyugati felén 17:33-kor

15. ábra
Radarkép a reptér felett elhelyezkedő szupercelláról a pályavégi szélirányokkal 17:30-kor
(radarkép forrása: OMSZ)

A 16. ábrán megtekinthető a radarképek és az aktuális időpillanatokban vett 2 perces átlagos szélirányok animációja, az 1. videón pedig a szupercelláról készült gyorsított felvétel.

16. ábra
Radarkép-animáció a pályavégi szélirányokkal és a mezociklon frontjaival
(radarképek forrása: OMSZ)

1. videó
Gyorsított felvétel a szupercelláról, az irányítótoronyból délnyugati irányba nézve

Szupercella vizsgálata a repülőtéri mérési adatok segítségével:

Az éppen a reptér közepe felett áthaladó, kis méretű szupercella jól vizsgálható volt a reptéri mérések segítségével is. A grafikusan már bemutatott percenkénti, 2 perces átlagos szélirány adatokat (17. ábra) tekintve látható volt, hogy a már említettek szerint kezdetben minden pályavégen északias, északkeleties szél fújt, majd a szupercella előoldali leáramlásának hatására a 13R küszöbön 16:30 és 16:35 között gyorsan nyugat-északnyugatira fordult a szél, és tartósan ilyen irányú is maradt. A hátoldali leáramlás érkezése is jól nyomon követhető volt, amint 17:00 és 17:20 között délnyugat felől végighaladt a másik három pályavégen, előbb a 31L, majd a 31R, végül a 13L küszöböt elérve. Hatására néhány perc alatt délnyugatira, nyugatira fordult a szél mindhárom pályavégen. Ezt követően átmeneti változó irány után beállt az előzőleg említett északias irányú légmozgás.

17. ábra
A szélirány alakulása a négy pályavégen 16:00 (14 UTC) és 18:00 (16 UTC) között

A 2 perces átlagos szélerősség (18. ábra) a szupercella kifejlődése előtt mindenütt 5-7 csomó (9-13 km/h) körül alakult, majd a szélfordulással a 13R pályavégen tartósan 9 csomó (17 km/h) köré nőtt az átlagszél. 17:00 és 17:15 között pedig itt markáns szélerősödés következett be, amint a szupercella központja áthaladt a reptér felett, és az előoldali leáramlás megerősödött. Az átlagszél rövid időre elérte a 21-22 csomót (39-41 km/h), a legnagyobb széllökés pedig a 24 csomót (44 km/h). Ezt követően azonban hamar visszagyengült a szél. A hátoldali leáramlás érkezésével a többi pályavégen is előfordult átmeneti szélsebesség-növekedés, de ez már csak kismértékű volt. A 31L küszöbön azonban 17:45 körül megjelent egy kiugrás, melyet a zivatar csapadéka idézett elő, amint átmenetileg érintette azt a területet is. Bár az átlagszél éppen csak meghaladta a 14 csomót (30 km/h), a legnagyobb széllökés elérte a 19 csomót (35 km/h).

18. ábra
A szélerősség alakulása a négy pályavégen 16:00 (14 UTC) és 18:00 (16 UTC) között

Bár a reptéren csapadékmérő csak a két futópálya közötti területen, az irányítótoronytól északnyugatra elhelyezett "met. garden"-ben van elhelyezve, a csapadék térbeli kiterjedését és intenzitását emellett jól reprezentálták a pályavégi látástávolság (MOR) mérők (19. ábra). Ezek alapján látható, hogy a 2-es pályát (13L és 31R) egyáltalán nem érintette érdemi, látástávolságot csökkentő csapadék, és az egyes pálya délkeleti végén (31L) is csak az előzőleg említett 17:45 körüli rövid időszakban volt határozottabb csapadékhullás. A "met. garden"-ben is ugyanekkor fordult elő csapadék, melyből 20 perc alatt 9 mm hullott, de ennek nagyja mindössze 10 perc alatt jött össze. A mérések megerősítették, hogy az 1-es pálya északnyugati részén szinte folyamatosan esett a zivatar átvonulása alatt, és olykor intenzíven. Az első, 16:30 körül lezajló rövidebb hullámban 5000 m-ig csökkent a látástávolság, az előoldali leáramlás megerősödése azonban a második hullámban már tartósabb és intenzívebb esőzést okozott. Rövid időre kétszer is 3000 m alá, sőt a legerősebb időszakban 1500 m köré esett vissza a látás, melyet a szinoptikus kollégák is megerősítettek.

19. ábra
A látástávolság (MOR) alakulása a négy pályavégen és a csapadék a "met. garden"-ben
16:00 (14 UTC) és 18:00 (16 UTC) között

A hőmérsékleti viszonyok (20. ábra) a csapadéknak megfelelően alakultak. A szupercella kialakulása előtt, a kora délutáni záport követő napsütés hatására 25-26 °C fokig emelkedett a hőmérséklet a repülőtéren, míg a harmatpont 19 °C fok körül alakult. A csapadékhullás hatására a 13R pályavégen 16:25 körül fokozatos hőmérséklet-csökkenés kezdődött, de ekkor még csak 22 °C fokig esett vissza a hőmérséklet, miközben a harmatpont 21 °C fok közelébe emelkedett. Ez utóbbi hasonlóan alakult az 1-es pálya másik végén (31L küszöb) is, és ott is előfordult körülbelül 1,5 °C fokos hőmérséklet-visszaesés, feltehetőleg a közeli csapadék hűtő hatása révén. A 2-es pálya mentén (13L és 31R küszöbök) a hátoldali leáramlás megérkezéséig, 17:25 környékéig nem változott érdemben a hőmérséklet, viszont a harmatpont itt is emelkedett kissé 17:00 után. Amint a szupercella központja a reptér fölé helyeződött, a korábban említett intenzív csapadék hatására a 13R küszöbön újabb lehűlés kezdődött, és több, mint 2 °C fokkal lett hűvösebb negyed óra alatt. A legérdekesebb változás a pálya másik végén, a 31L küszöbnél zajlott le. Itt a hátoldali leáramlással először szárazabb levegő érkezett, közel 3 fokkal lecsökkent a harmatpont, miközben a hőmérséklet még körülbelül 1 fokkal vissza is emelkedett. Ezután érintette ezt a pályavéget is a csapadék, melyet átmeneti harmatpont-emelkedés (légnedvesség-növekedés) és 1,5 °C fokos hőmérséklet-visszaesés kísért. A csapadék megszűnte után azonban ismét gyorsan lecsökkent a páratartalom és ezzel együtt a harmatpont. Hasonló mértékű, de csak átmeneti harmatpont-csökkenés zajlott le a 13L pályavégen is a hátoldali leáramlás megérkezése után, 1,5 fokos lehűlés mellett. A 2-es pálya délkeleti végén (31R küszöb) azonban, ahonnan a legmesszebb volt a szupercella, a hátoldali leáramlás már nem okozott érdemi változást sem a hőmérsékletben, sem a harmatpontban.

20. ábra
A hőmérséklet és harmatpont alakulása a négy pályavégen 16:00 (14 UTC) és 18:00 (16 UTC) között

A légnyomásban (21. ábra) nem mutatkozott meg különösebben a szupercella hatása. A mezociklon érkezéséig nagyon gyenge (néhány tized hPa-os) csökkenés volt jellemző, majd utána 20 perc alatt közel 1 hPa-t emelkedett a nyomás, végül ismét lassú csökkenésbe kezdett.

21. ábra
A légnyomás alakulása a "met. garden"-ben 16:00 (14 UTC) és 18:00 (16 UTC) között

Meteorológiailag érdekes volt a "met. garden"-ben lévő SODAR berendezés mérése, mely a szél és a hőmérséklet vertikális profilját képezi le a légkör alsó néhány 1000 lábnyi (néhány 100 m-es) magasságában, így képet adott a szupercella alsó részén lezajlott folyamatokról (22. ábra). Itt nem sokkal 14 óra (12Z) után megfigyelhető a korábban említett záporok északkeleti kifutószele, melyet átmeneti szélgyengülés követett, 15-16 óra között viszont határozottabb északkeleties szél indult meg a teljes mérési tartományban, 2200 láb (~670 m) magasságig. Ez a szél kitartott a szupercella 17 óra (15Z) körüli érkezéséig, és 600 láb (~180 m) magasság felett erősödött is, 1400 láb (~430 m) körül elérte a 15 csomót (28 km/h), miközben a hőmérséklet e magassági szint környékén rövid idő alatt 2-3 °C-ot emelkedett. Mindezek kitűnően mutatták a szupercella meleg, nedves beáramlását, a nagy magasságra felnyúló északkeleti szél pedig a korábbi rádiószondás adatokkal összevetve jelezte, hogy az akkor számítottnál nagyobb nyírás állt fenn a légkörben, hiszen a rádiószonda az alsó néhány 100 m-es légrétegben gyengébb és délitől keletiig terjedő irányú légmozgást mért, mely megegyezett a légkör magasabb részein tapasztalható széliránnyal. A szupercella mezociklonjának áthaladása után a szél átmenetileg gyengült, majd mögötte a pályavégi szélmérők méréseivel megegyezően határozottabb északi, északnyugati szél indult meg.

22. ábra
A SODAR berendezés egész napi szél- és hőmérséklet adatai
(időskála: Z, másként UTC, magasságskála: láb,
a piros keret jelöli a szupercella átvonulását és az az előtti-utáni 2-3 órás időszakot)

Végül érdemes még néhány szó erejéig kitérni a szupercella csapadékeloszlására is. A hivatalos mérésekben általában csak a teljes napi csapadékösszeg (23. ábra) volt elérhető, de ennek nagyobb része a XVIII. kerületben a zivatarból hullott, másutt viszont a korábbi záporokból. A zivatar csapadékmennyisége a reptéren kívül ismert még az onnan 5-6 km-re nyugatra fekvő pestszentlőrinci OMSZ obszervatóriumból is, ahol 52,3 mm eső esett körülbelül 1 óra alatt, és ezzel a napi csapadékösszeg ott 54,8 mm volt. A szupercella magjából további mérés nem volt elérhető, de hasonló mennyiségek fordulhattak elő Pestszentimre Ferihegyhez közel eső részein is, ahol helyenként még a zivatar után 1 órával is állt a víz az utak mélyebben fekvő részén (24-25. ábra).

23. ábra
A június 23-ai napi csapadékösszegek Budapest délkeleti részén és a környező településeken

24-25. ábra
Felhőszakadás utáni utcaképek Pestszentlőrinc délkeleti részén

Összegzés

A bemutatottak alapján látható, hogy a marginális nyírási viszonyok, de kellően nagy labilitás mellett kialakult zivatargóc szupercellás jellegét nem csak a vizuális megfigyelések, hanem a radarképek és a repülőtéri mérések is alátámasztották. Ritkán tapasztalható módon a szupercella a viszonylag sűrű műszerezettséggel és vertikális mérési lehetőséggel rendelkező reptér felett haladt át, ráadásul kellően lassan és éppen a legfejlettebb stádiumában, így az alsó tartományáról a hőmérsékleti- és áramlási viszonyok tekintetében 3-dimenziós képet is lehetett alkotni. Mindezen adatok a jövőben segíthetik a szupercellák szemléltetését és a bennük lezajlódó folyamatok pontosabb megértését.

A vizsgálathoz rendelkezésre bocsátott adatokért köszönet illeti az Országos Meteorológiai Szolgálatot és a HungaroControlt Magyar Légiforgalmi Szolgálatot.